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Fräsen einer Ellipse mit der Oberfräse

Ellipse fräsen
Komplizierte Rechnungen mit aufwendigen Formeln waren gestern – denn das Fräsen einer Ellipse ist erstaunlich einfach und kann auch ohne CNC-Maschine leicht bewerkstelligt werden. Am Beispiel eines Ellipsenzirkels aus Holz lernen Sie hier Schritt für Schritt das konkrete Vorgehen, um selbständig kreative Werkstücke zu fräsen. Mit der richtigen Technik und ausreichend Präzision können Sie binnen kürzester Zeit Ihre eigenen Bauteile und Möbel herstellen.

    Beschreibung

    Die Herstellung von Platten in Form einer Ellipse, z.B. für moderne Tischflächen oder diesen originellen Schaukelstuhl für Kinder (Entwurf + Design: Guido Henn), ist für viele Holzverarbeiter ohne CNC-Maschine eine äußerst komplizierte Aufgabe. In diesem Beispiel wird die Herstellung eines Ellipsenzirkels aus Holz für den Einsatz der Handoberfräse Schritt für Schritt erklärt. Diese Methode lässt sich schnell und einfach auf nahezu jede Ellipsengröße übertragen und eröffnet dem Benutzer eine Vielzahl von kreativen Gestaltungsmöglichkeiten ohne lästige Formeln und Berechnungen.

    Folgendes Material wird benötigt: 

    • Kreuzplatte aus Multiplex 15 mm dick
    • 1 Führungsleiste aus Buche 15 x 10 mm und 300 mm lang
    • Zirkelarm aus Multiplex 15 mm dick, 1000 x 120 mm
    • 2 Senkkopfschrauben M5 x 40 mm
    • doppelseitiges Klebeband

    Maschinen/Zubehör

    Zum Fräsen einer Ellipse benötigen Sie folgende Maschinen und folgendes Zubehör:

    Alternative Maschinen/Zubehör

    Alternativ kann auch folgende Fräse eingesetzt werden:

    Vorbereiten/Einstellen

    • Folgende Schritte sind für den Bau des Ellipsenzirkels aus Holz notwendig:

      Je nach Größe der Ellipse benötigen Sie zunächst eine entsprechend große, quadratisch zugeschnittene, 15 mm dicke Multiplexplatte als Kreuzplatte. In diese Multiplexplatte fräsen Sie mit einem T-Nutfräser 9 mm tiefe und 15 mm breite T-Nuten ein. Diese Nuten verlaufen kreuzweise genau in der Mitte der Platte. Benutzen Sie am besten Oberfräsen mit Führungsschiene, um eine präzise und gerade verlaufende Nut zu erhalten.

      +
      T-Nuten in Multiplexplatte fräsen
    • Die Multiplexplattengröße muss zunächst berechnet werden: 
      Dazu wird zuerst die Breite der geplanten Ellipse halbiert. Im Anwendungbeispiel wird eine ellipsenförmige Platte mit der Breite 800 mm angefertigt. 800 mm/2 = 400 mm.

      +
      Multiplexplattengröße berechnen
    • Anschließend wird die Länge der Ellipse halbiert. Bei uns also 1500 mm/2 = 750 mm.

      +
      Länge der Ellipse halbieren
    • Nun wird wie im obigen Beispiel die halbe Plattenbreite 400 mm von der Halben Plattenlänge 750 mm abgezogen. Dies ergibt den halben Zirkelweg von 350 mm in der Kreuzplatte. 

      Die 350 mm werden verdoppelt und dann ein Sicherheitsweg von 50 mm dazugerechnet. 

      Für den geplanten ellipsenförmigen Tisch von 1500 mm x 800 mm würde man somit eine Kreuzplatte von 750 x 750 mm benötigen.

      +
      Größe der Kreuzplatte
    • Maschine für das Fräsen der Ellipse Rüsten: In die Oberfräse wird ein T-Nutfräser eingebaut und anschließend der Führungsanschlag für das Arbeiten mit der Führungsschiene montiert.

      +
      T-Nutfräser in Oberfräse einbauen

    Vorgehensweise

    • Der T-Nutenstein muss später absolut exakt und ohne zu klemmen in der T-Nut laufen. Um diese zu erreichen, sollte die verwendete Führungsschiene unbedingt mit Schraubzwingen auf der Multiplexplatte befestigt werden.
      Da der T-Nutfräser mit 10,5 mm breite die Nut nicht in einem Arbeitsgang fertigstellen kann, muss die Oberfräse auf der Führungsschiene einmal versetzt werden.

      +
      Führungsschiene mit Schraubzwingen befestigen
    • Damit beide Nuten exakt gleich sind, verwenden wir beim Fräsen eine 10 mm breite Distanzlehre, die zwischen Oberfräsengrundplatte und Führungsanschlag geschoben wird. 
      Der T-Nutfräser hat einen (großen) Durchmesser von 10,5 mm, die T-Nut soll aber 15 mm breit werden. Somit ist ein zweites Distanzstück erforderlich, das 4,5 mm breiter ist als das erste, also 14,5 mm. 
      Mit je einer Führungsschienen-Aufspannung wird nun durch Austauschen der Distanzstücke in 2 Arbeitsgängen wie oben gezeigt die T-Nut exakt mittig in die Kreuzplatte eingefräst.

      +
      Arbeiten  mit Distanzstücken
    • Nun werden die 150 mm langen T-Nut Führungsleisten hergestellt. Dazu werden die 10 x 15 mm Bucheleisten mit einem kleinen Falz rechts und links versehen. Die Leisten werden am besten auf einem Frästisch mit einem Nut- oder Falzfräser hergestellt. Achten Sie bei der Herstellung unbedingt auf einen leichtgängigen Lauf der Leisten in der zuvor gefrästen T-Nut. Wenn Sie keinen Frästisch besitzen, können Sie diese Leisten auch mit einer halbstationären Kreissäge herstellen. 
      In die Mitte der Leisten bohren Sie anschließend ein 5 mm großes Loch für die M5er Senkkopfschraube. 
      Der Schraubenkopf muss unbedingt vollständig in der Leiste versenkt sein.

      +
      T-Nut Führungsleisten herstellen
    • Der Zirkelarm wird auch aus dem 15 mm dickem Multiplex 1000 x 120 mm hergestellt und bildet den beweglichen Arm der Zirkel-Konstruktion. 
      Zunächst werden von dem 1000 x 120 mm langen Streifen ca. 150 mm abgesägt und von unten 20 mm versetzt an den verbleibenden Streifen wieder angeschraubt. Durch diese Maßnahme hat man einen Höhenausgleich geschaffen.

      +
      Zirkelarm herstellen
    • Damit die Oberfräse schnell und einfach auf dem Zirkelarm gehalten wird, wird die Oberfräse mit einer Kopierhülse versehen. In diesem Beispiel haben wir eine 30 mm Hülse eingesetzt, da diese den meisten Oberfräsen beiliegt. Mit einem Forstner- oder Kunstbohrer wird dann in die Multiplexplatte ein 30 mm Führungsloch für die Kopierhülse gebohrt.
      Das Loch sitzt mittig im Zirkelarm 120 / 2 = 60 mm und 50 mm von vorne gemessen.

      +
      Oberfräse mit Kopierhülse versehen
    • Zum Schluss müssen Sie noch die 5 mm Löcher für die zwei M5-er Senkkopfschrauben (in den Führungsleisten) bohren. Der Abstand dieser Löcher zur Kopierhülsenmitte bestimmt dabei das Außenmaß der Ellipse. 
      Möchte man eine individuelle Lösung, bohrt man sich wie in der Abbildung im Abstand von 25 mm Löcher. So kann der Zirkel individuell angeschraubt werden. 

      Alternativ dazu können natürlich auch nur die 2 benötigten Löcher für das eine Ellipsenmaß gebohrt werden. Der Bohrabstand ist einfach zu berechnen: Für einen ellipsenförmigen Tisch 1500 mm x 800 mm wurde ein Bohrabstand von 750 und 400 mm berechnet. Dazu muss nun nur noch der halbe Fräsdurchmesser also bei einem Ø 12 mm Fräser - 6 mm dazu gerechnet werden. Bohrabstand 1 = 756 mm und 2 = 406 mm von der Kopierringmitte. 

      +
      Löcher für M5-er Senkkopfschrauben bohren
    • Nun wird der vorbereitete Elipsenzirkel auf der zu fräsenden Platte befestigt. Dazu markieren Sie zuerst auf Ihrer Platte mit Bleistift die Mittelachsen. Auf diesen Mittelachsen richten Sie anschließend die Grundplatte des Ellipsenzirkels aus und befestigen sie entweder mit zwei kleinen Schrauben auf der Unterseite der Platte, oder mit doppelseitigem Klebeband auf der später sichtbaren Plattenoberfläche. Nehmen Sie nur Klebeband, das sich auch rückstandsfrei wieder ablösen lässt. Sonst kann es passieren, dass aufgrund zu hoher Klebekraft Werkstück und Grundplatte beschädigt werden.

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      Ellipsenzirkel befestigen
    • Als nächstes schieben Sie die beiden Führungsleisten mit den zuvor eingesteckten 5 mm Senkkopfschrauben in jeweils eine Gratnut ein.

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      Führungsleisten in Gratnut schieben
    • Danach stecken Sie die Schrauben in die richtigen 5 mm Löcher des Zirkelarms und befestigen das Ganze mit je einer Unterlegscheibe und zwei Muttern. Wichtig ist dabei, dass die Schrauben nicht zu fest angezogen werden, damit sich der Zirkelarm über den Führungsleisten noch drehen lässt. Die Kontermuttern oder auch eine Stoppmutter sind sinnvoll, damit sich die gesamte Konstruktion nicht lockert und dadurch Ungenauigkeiten beim Fräsen entstehen.

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      Schrauben in die Löcher stecken
    • Das Fräsen der Ellipse ist danach ein Kinderspiel, da sich die Oberfräse fest und sicher mittels Kopierhülse auf dem Zirkelarm führen lässt. Ungenauigkeiten beim Fräsen sind damit so gut wie ausgeschlossen. Gut zu erkennen ist auf der Abbildung auch die Funktion des gestuften Zirkels. Er sorgt dafür, dass die Oberfräse aufliegt und nicht kippen kann. Dies bedeutet aber auch, dass der eingesetzte Fräser über eine lange Schneide verfügen muss, um eine Platte komplett durchfräsen zu können.
      Ohne lästiges Ausrechnen mittels komplizierter Formeln lässt sich mit dieser Vorrichtung schnell und einfach eine perfekte Ellipse fräsen. Je nach Größe der Ellipse muss unter Umständen eine größere bzw. kleinere Grundplatte zum Fräsen angefertigt werden. Die Führungsleisten bzw. der Zirkelarm kann dabei wieder verwendet werden. Beim Fräsen kommt es dann vor allen Dingen auf einen leichten Lauf der Führungsleisten in den Gratnuten der Grundplatte an. Notfalls können Sie mit Gleitsprays oder Kernseife nachhelfen.

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    • Tipp: Wenn schon die Fräse eingestellt ist und man Kinder hat, kann man auch ganz schnell ein Ellipsenzirkel für einen Bleistift in „Kleinformat“ machen. Die einfache Mechanik begeistert einfach jeden und so können schon die Kleinen versuchen, eine Ellipse zu zeichnen!

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